Java中享元模式是什么/享元模式有什么用，编程如何实现，哪里用到了享元模式

news2024/11/18 16:22:43

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5.8 享元模式

5.8.1 概述

运用共享技术来有效地支持大量细粒度对象的复用，通过共享已经存在的对象来大幅度减少需要创建的对象数量、避免大量相似对象的开销，从而提高系统资源的利用率

5.8.2 结构

5.8.2.1 状态

内部状态，即不会随着环境的改变而改变的可共享部分
外部状态，即随环境改变而改变的不可用共享的部分，实现要领就是区分应用中的两种状态，并将外部状态外部化

5.8.2.2 角色

抽象享元角色(Flyweight):通常为一个抽象类或接口，在抽象享元类中声明了具体享元类公共方法，这些方法可以向外界提供享元对象的内部数据(内部态)，同时也可通过这些方法来设置外部数据(外部态)
具体享元(Concrete Flyweight)角色：实现了抽象享元类，称享元对象，在具体享元类中为内部状态提供了存储空间，通常可以结合单例模式来设计具体享元类，为每一个具体享元类提供唯一的享元对象
非享元(Unsharable Flyweight)角色：并不是所有的抽象享元类的子类都需要被共享，不能被共享的子类可设计为非共享具体享元类，当需要一个非共享享元类的对象时可以直接通过实例化创建
享元(Flyweight Factory)角色：负责创建和管理享元角色，当客户对象请求一个享元对象时，享元工厂检查系统中是否存在符合要求的享元对象，若存在就提供给客户，否则就创建一个新的享元对象

5.8.3 案例(俄罗斯方块)

抽象享元角色

public abstract class AbstractBox {  
//    获取图形方法  
    public abstract String getShape();  
//    显示图形及颜色  
    public void display(String color){  
        System.out.println("方块形状：" + getShape() + ",颜色是：" + color);  
    }  
}

O图形类-具体享元角色

public class OBox extends AbstractBox{  
    @Override  
    public String getShape() {  
        return "O";  
    }  
}

I图形类-具体享元角色

public class IBox extends AbstractBox{  
    @Override  
    public String getShape() {  
        return "I";  
    }  
}

L图形类-具体享元角色

public class LBox extends AbstractBox{  
    @Override  
    public String getShape() {  
        return "L";  
    }  
}

图形工厂-享元工厂

public class BoxFactory {  
    private HashMap<String,AbstractBox> map;  
//    构造方法中进行初始化操作  
    private BoxFactory() {  
        this.map = new HashMap<String,AbstractBox>();  
        this.map.put("I",new IBox());  
        this.map.put("L",new LBox());  
        this.map.put("O",new OBox());  
    }  
//    提供方法获得该类工厂对象  
    public static BoxFactory getInstance(){  
        return boxfactory;}  
    private static BoxFactory boxfactory = new BoxFactory();  
//    根据名称获取图形对象  
    public AbstractBox getShape(String name){  
        return map.get(name);  
    }  
}

测试

public static void main(String[] args) {  
    //        获取I图形  
    AbstractBox box1 = BoxFactory.getInstance().getShape("I");  
    box1.display("红色");  
    //        获取L图形  
    AbstractBox box2 = BoxFactory.getInstance().getShape("L");  
    box2.display("白色");  
    //        获取O图形  
    AbstractBox box3 = BoxFactory.getInstance().getShape("O");  
    box3.display("绿色");  
    AbstractBox box4 = BoxFactory.getInstance().getShape("O");  
    box4.display("黑色");  
    System.out.println("两个O形图形是否一样：" + (box3 == box4));  
}

结果
类图

5.8.4 优缺点

5.8.4.1 优点

极大减少内存中相似或相同对象数量，节约系统资源，提供系统性能
享元模式中的外部状态相对独立，且不影响内部状态

5.8.4.2 缺点

为了使对象可以共享，需要将享元对象部分状态外部化，分离内部状态和外部状态，使程序逻辑复杂

5.8.5 使用场景

一个系统有大量相同或相似对象，造成内存大量耗费
对象大部分状态可以外部化，可以将这些外部状态传入对象中
在使用享元模式时需维护一个存储享元对象的享元池，而这需耗费一定的系统资源，故应当在需要多次重复使用享元对象时才适合使用

5.8.6 JDK源码

Integer类使用了享元模式，如下

public static void main(String[] args) {  
    Integer i1 = 127;  
    Integer i2 = 127;  
    System.out.println((i1 == i2));  
    Integer i3 = 128;  
    Integer i4 = 128;  
    System.out.println((i3 == i4));  
}